drivers/media/platform/vsp1/vsp1_uds.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  * vsp1_uds.c  --  R-Car VSP1 Up and Down Scaler
   4  *
   5  * Copyright (C) 2013-2014 Renesas Electronics Corporation
   6  *
   7  * Contact: Laurent Pinchart (laurent.pinchart@ideasonboard.com)
   8  */
   9
  10 #include <linux/device.h>
  11 #include <linux/gfp.h>
  12
  13 #include <media/v4l2-subdev.h>
  14
  15 #include "vsp1.h"
  16 #include "vsp1_dl.h"
  17 #include "vsp1_pipe.h"
  18 #include "vsp1_uds.h"
  19
  20 #define UDS_MIN_SIZE                            4U
  21 #define UDS_MAX_SIZE                            8190U
  22
  23 #define UDS_MIN_FACTOR                          0x0100
  24 #define UDS_MAX_FACTOR                          0xffff
  25
  26 /* -----------------------------------------------------------------------------
  27  * Device Access
  28  */
  29
  30 static inline void vsp1_uds_write(struct vsp1_uds *uds,
  31                                   struct vsp1_dl_body *dlb, u32 reg, u32 data)
  32 {
  33         vsp1_dl_body_write(dlb, reg + uds->entity.index * VI6_UDS_OFFSET, data);
  34 }
  35
  36 /* -----------------------------------------------------------------------------
  37  * Scaling Computation
  38  */
  39
  40 void vsp1_uds_set_alpha(struct vsp1_entity *entity, struct vsp1_dl_body *dlb,
  41                         unsigned int alpha)
  42 {
  43         struct vsp1_uds *uds = to_uds(&entity->subdev);
  44
  45         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_ALPVAL,
  46                        alpha << VI6_UDS_ALPVAL_VAL0_SHIFT);
  47 }
  48
  49 /*
  50  * uds_output_size - Return the output size for an input size and scaling ratio
  51  * @input: input size in pixels
  52  * @ratio: scaling ratio in U4.12 fixed-point format
  53  */
  54 static unsigned int uds_output_size(unsigned int input, unsigned int ratio)
  55 {
  56         if (ratio > 4096) {
  57                 /* Down-scaling */
  58                 unsigned int mp;
  59
  60                 mp = ratio / 4096;
  61                 mp = mp < 4 ? 1 : (mp < 8 ? 2 : 4);
  62
  63                 return (input - 1) / mp * mp * 4096 / ratio + 1;
  64         } else {
  65                 /* Up-scaling */
  66                 return (input - 1) * 4096 / ratio + 1;
  67         }
  68 }
  69
  70 /*
  71  * uds_output_limits - Return the min and max output sizes for an input size
  72  * @input: input size in pixels
  73  * @minimum: minimum output size (returned)
  74  * @maximum: maximum output size (returned)
  75  */
  76 static void uds_output_limits(unsigned int input,
  77                               unsigned int *minimum, unsigned int *maximum)
  78 {
  79         *minimum = max(uds_output_size(input, UDS_MAX_FACTOR), UDS_MIN_SIZE);
  80         *maximum = min(uds_output_size(input, UDS_MIN_FACTOR), UDS_MAX_SIZE);
  81 }
  82
  83 /*
  84  * uds_passband_width - Return the passband filter width for a scaling ratio
  85  * @ratio: scaling ratio in U4.12 fixed-point format
  86  */
  87 static unsigned int uds_passband_width(unsigned int ratio)
  88 {
  89         if (ratio >= 4096) {
  90                 /* Down-scaling */
  91                 unsigned int mp;
  92
  93                 mp = ratio / 4096;
  94                 mp = mp < 4 ? 1 : (mp < 8 ? 2 : 4);
  95
  96                 return 64 * 4096 * mp / ratio;
  97         } else {
  98                 /* Up-scaling */
  99                 return 64;
 100         }
 101 }
 102
 103 static unsigned int uds_compute_ratio(unsigned int input, unsigned int output)
 104 {
 105         /* TODO: This is an approximation that will need to be refined. */
 106         return (input - 1) * 4096 / (output - 1);
 107 }
 108
 109 /* -----------------------------------------------------------------------------
 110  * V4L2 Subdevice Pad Operations
 111  */
 112
 113 static int uds_enum_mbus_code(struct v4l2_subdev *subdev,
 114                               struct v4l2_subdev_state *sd_state,
 115                               struct v4l2_subdev_mbus_code_enum *code)
 116 {
 117         static const unsigned int codes[] = {
 118                 MEDIA_BUS_FMT_ARGB8888_1X32,
 119                 MEDIA_BUS_FMT_AYUV8_1X32,
 120         };
 121
 122         return vsp1_subdev_enum_mbus_code(subdev, sd_state, code, codes,
 123                                           ARRAY_SIZE(codes));
 124 }
 125
 126 static int uds_enum_frame_size(struct v4l2_subdev *subdev,
 127                                struct v4l2_subdev_state *sd_state,
 128                                struct v4l2_subdev_frame_size_enum *fse)
 129 {
 130         struct vsp1_uds *uds = to_uds(subdev);
 131         struct v4l2_subdev_state *config;
 132         struct v4l2_mbus_framefmt *format;
 133         int ret = 0;
 134
 135         config = vsp1_entity_get_pad_config(&uds->entity, sd_state,
 136                                             fse->which);
 137         if (!config)
 138                 return -EINVAL;
 139
 140         format = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, config,
 141                                             UDS_PAD_SINK);
 142
 143         mutex_lock(&uds->entity.lock);
 144
 145         if (fse->index || fse->code != format->code) {
 146                 ret = -EINVAL;
 147                 goto done;
 148         }
 149
 150         if (fse->pad == UDS_PAD_SINK) {
 151                 fse->min_width = UDS_MIN_SIZE;
 152                 fse->max_width = UDS_MAX_SIZE;
 153                 fse->min_height = UDS_MIN_SIZE;
 154                 fse->max_height = UDS_MAX_SIZE;
 155         } else {
 156                 uds_output_limits(format->width, &fse->min_width,
 157                                   &fse->max_width);
 158                 uds_output_limits(format->height, &fse->min_height,
 159                                   &fse->max_height);
 160         }
 161
 162 done:
 163         mutex_unlock(&uds->entity.lock);
 164         return ret;
 165 }
 166
 167 static void uds_try_format(struct vsp1_uds *uds,
 168                            struct v4l2_subdev_state *sd_state,
 169                            unsigned int pad, struct v4l2_mbus_framefmt *fmt)
 170 {
 171         struct v4l2_mbus_framefmt *format;
 172         unsigned int minimum;
 173         unsigned int maximum;
 174
 175         switch (pad) {
 176         case UDS_PAD_SINK:
 177                 /* Default to YUV if the requested format is not supported. */
 178                 if (fmt->code != MEDIA_BUS_FMT_ARGB8888_1X32 &&
 179                     fmt->code != MEDIA_BUS_FMT_AYUV8_1X32)
 180                         fmt->code = MEDIA_BUS_FMT_AYUV8_1X32;
 181
 182                 fmt->width = clamp(fmt->width, UDS_MIN_SIZE, UDS_MAX_SIZE);
 183                 fmt->height = clamp(fmt->height, UDS_MIN_SIZE, UDS_MAX_SIZE);
 184                 break;
 185
 186         case UDS_PAD_SOURCE:
 187                 /* The UDS scales but can't perform format conversion. */
 188                 format = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, sd_state,
 189                                                     UDS_PAD_SINK);
 190                 fmt->code = format->code;
 191
 192                 uds_output_limits(format->width, &minimum, &maximum);
 193                 fmt->width = clamp(fmt->width, minimum, maximum);
 194                 uds_output_limits(format->height, &minimum, &maximum);
 195                 fmt->height = clamp(fmt->height, minimum, maximum);
 196                 break;
 197         }
 198
 199         fmt->field = V4L2_FIELD_NONE;
 200         fmt->colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB;
 201 }
 202
 203 static int uds_set_format(struct v4l2_subdev *subdev,
 204                           struct v4l2_subdev_state *sd_state,
 205                           struct v4l2_subdev_format *fmt)
 206 {
 207         struct vsp1_uds *uds = to_uds(subdev);
 208         struct v4l2_subdev_state *config;
 209         struct v4l2_mbus_framefmt *format;
 210         int ret = 0;
 211
 212         mutex_lock(&uds->entity.lock);
 213
 214         config = vsp1_entity_get_pad_config(&uds->entity, sd_state,
 215                                             fmt->which);
 216         if (!config) {
 217                 ret = -EINVAL;
 218                 goto done;
 219         }
 220
 221         uds_try_format(uds, config, fmt->pad, &fmt->format);
 222
 223         format = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, config, fmt->pad);
 224         *format = fmt->format;
 225
 226         if (fmt->pad == UDS_PAD_SINK) {
 227                 /* Propagate the format to the source pad. */
 228                 format = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, config,
 229                                                     UDS_PAD_SOURCE);
 230                 *format = fmt->format;
 231
 232                 uds_try_format(uds, config, UDS_PAD_SOURCE, format);
 233         }
 234
 235 done:
 236         mutex_unlock(&uds->entity.lock);
 237         return ret;
 238 }
 239
 240 /* -----------------------------------------------------------------------------
 241  * V4L2 Subdevice Operations
 242  */
 243
 244 static const struct v4l2_subdev_pad_ops uds_pad_ops = {
 245         .init_cfg = vsp1_entity_init_cfg,
 246         .enum_mbus_code = uds_enum_mbus_code,
 247         .enum_frame_size = uds_enum_frame_size,
 248         .get_fmt = vsp1_subdev_get_pad_format,
 249         .set_fmt = uds_set_format,
 250 };
 251
 252 static const struct v4l2_subdev_ops uds_ops = {
 253         .pad    = &uds_pad_ops,
 254 };
 255
 256 /* -----------------------------------------------------------------------------
 257  * VSP1 Entity Operations
 258  */
 259
 260 static void uds_configure_stream(struct vsp1_entity *entity,
 261                                  struct vsp1_pipeline *pipe,
 262                                  struct vsp1_dl_list *dl,
 263                                  struct vsp1_dl_body *dlb)
 264 {
 265         struct vsp1_uds *uds = to_uds(&entity->subdev);
 266         const struct v4l2_mbus_framefmt *output;
 267         const struct v4l2_mbus_framefmt *input;
 268         unsigned int hscale;
 269         unsigned int vscale;
 270         bool multitap;
 271
 272         input = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.config,
 273                                            UDS_PAD_SINK);
 274         output = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.config,
 275                                             UDS_PAD_SOURCE);
 276
 277         hscale = uds_compute_ratio(input->width, output->width);
 278         vscale = uds_compute_ratio(input->height, output->height);
 279
 280         dev_dbg(uds->entity.vsp1->dev, "hscale %u vscale %u\n", hscale, vscale);
 281
 282         /*
 283          * Multi-tap scaling can't be enabled along with alpha scaling when
 284          * scaling down with a factor lower than or equal to 1/2 in either
 285          * direction.
 286          */
 287         if (uds->scale_alpha && (hscale >= 8192 || vscale >= 8192))
 288                 multitap = false;
 289         else
 290                 multitap = true;
 291
 292         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_CTRL,
 293                        (uds->scale_alpha ? VI6_UDS_CTRL_AON : 0) |
 294                        (multitap ? VI6_UDS_CTRL_BC : 0));
 295
 296         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_PASS_BWIDTH,
 297                        (uds_passband_width(hscale)
 298                                 << VI6_UDS_PASS_BWIDTH_H_SHIFT) |
 299                        (uds_passband_width(vscale)
 300                                 << VI6_UDS_PASS_BWIDTH_V_SHIFT));
 301
 302         /* Set the scaling ratios. */
 303         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_SCALE,
 304                        (hscale << VI6_UDS_SCALE_HFRAC_SHIFT) |
 305                        (vscale << VI6_UDS_SCALE_VFRAC_SHIFT));
 306 }
 307
 308 static void uds_configure_partition(struct vsp1_entity *entity,
 309                                     struct vsp1_pipeline *pipe,
 310                                     struct vsp1_dl_list *dl,
 311                                     struct vsp1_dl_body *dlb)
 312 {
 313         struct vsp1_uds *uds = to_uds(&entity->subdev);
 314         struct vsp1_partition *partition = pipe->partition;
 315         const struct v4l2_mbus_framefmt *output;
 316
 317         output = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.config,
 318                                             UDS_PAD_SOURCE);
 319
 320         /* Input size clipping. */
 321         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_HSZCLIP, VI6_UDS_HSZCLIP_HCEN |
 322                        (0 << VI6_UDS_HSZCLIP_HCL_OFST_SHIFT) |
 323                        (partition->uds_sink.width
 324                                 << VI6_UDS_HSZCLIP_HCL_SIZE_SHIFT));
 325
 326         /* Output size clipping. */
 327         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_CLIP_SIZE,
 328                        (partition->uds_source.width
 329                                 << VI6_UDS_CLIP_SIZE_HSIZE_SHIFT) |
 330                        (output->height
 331                                 << VI6_UDS_CLIP_SIZE_VSIZE_SHIFT));
 332 }
 333
 334 static unsigned int uds_max_width(struct vsp1_entity *entity,
 335                                   struct vsp1_pipeline *pipe)
 336 {
 337         struct vsp1_uds *uds = to_uds(&entity->subdev);
 338         const struct v4l2_mbus_framefmt *output;
 339         const struct v4l2_mbus_framefmt *input;
 340         unsigned int hscale;
 341
 342         input = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.config,
 343                                            UDS_PAD_SINK);
 344         output = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.config,
 345                                             UDS_PAD_SOURCE);
 346         hscale = output->width / input->width;
 347
 348         /*
 349          * The maximum width of the UDS is 304 pixels. These are input pixels
 350          * in the event of up-scaling, and output pixels in the event of
 351          * downscaling.
 352          *
 353          * To support overlapping partition windows we clamp at units of 256 and
 354          * the remaining pixels are reserved.
 355          */
 356         if (hscale <= 2)
 357                 return 256;
 358         else if (hscale <= 4)
 359                 return 512;
 360         else if (hscale <= 8)
 361                 return 1024;
 362         else
 363                 return 2048;
 364 }
 365
 366 /* -----------------------------------------------------------------------------
 367  * Partition Algorithm Support
 368  */
 369
 370 static void uds_partition(struct vsp1_entity *entity,
 371                           struct vsp1_pipeline *pipe,
 372                           struct vsp1_partition *partition,
 373                           unsigned int partition_idx,
 374                           struct vsp1_partition_window *window)
 375 {
 376         struct vsp1_uds *uds = to_uds(&entity->subdev);
 377         const struct v4l2_mbus_framefmt *output;
 378         const struct v4l2_mbus_framefmt *input;
 379
 380         /* Initialise the partition state. */
 381         partition->uds_sink = *window;
 382         partition->uds_source = *window;
 383
 384         input = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.config,
 385                                            UDS_PAD_SINK);
 386         output = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.config,
 387                                             UDS_PAD_SOURCE);
 388
 389         partition->uds_sink.width = window->width * input->width
 390                                   / output->width;
 391         partition->uds_sink.left = window->left * input->width
 392                                  / output->width;
 393
 394         *window = partition->uds_sink;
 395 }
 396
 397 static const struct vsp1_entity_operations uds_entity_ops = {
 398         .configure_stream = uds_configure_stream,
 399         .configure_partition = uds_configure_partition,
 400         .max_width = uds_max_width,
 401         .partition = uds_partition,
 402 };
 403
 404 /* -----------------------------------------------------------------------------
 405  * Initialization and Cleanup
 406  */
 407
 408 struct vsp1_uds *vsp1_uds_create(struct vsp1_device *vsp1, unsigned int index)
 409 {
 410         struct vsp1_uds *uds;
 411         char name[6];
 412         int ret;
 413
 414         uds = devm_kzalloc(vsp1->dev, sizeof(*uds), GFP_KERNEL);
 415         if (uds == NULL)
 416                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 417
 418         uds->entity.ops = &uds_entity_ops;
 419         uds->entity.type = VSP1_ENTITY_UDS;
 420         uds->entity.index = index;
 421
 422         sprintf(name, "uds.%u", index);
 423         ret = vsp1_entity_init(vsp1, &uds->entity, name, 2, &uds_ops,
 424                                MEDIA_ENT_F_PROC_VIDEO_SCALER);
 425         if (ret < 0)
 426                 return ERR_PTR(ret);
 427
 428         return uds;
 429 }